Mach, Carnegie Mellon Üniversitesi'nde geliştirilmiş, çok işlemcili, dağıtık ve mikro çekirdekli bir işletim sistemi çekirdeğidir. Modern işletim sistemlerinin tasarımında önemli bir etkiye sahip olmuştur ve birçok farklı platformda kullanılmıştır.
Mach projesi, 1980'lerin başında Carnegie Mellon Üniversitesi (CMU) tarafından başlatılmıştır. Amacı, o dönemde yaygın olan BSD türevi işletim sistemlerinin sınırlamalarını aşan daha esnek ve ölçeklenebilir bir çekirdek geliştirmekti. Özellikle, Unix'in monolitik yapısının yerine, daha modüler ve güvenli bir mikro çekirdek mimarisi hedeflenmiştir.
Mach'in geliştirilmesi, DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) tarafından finanse edilmiştir. İlk sürümleri 1985 yılında yayınlanmıştır ve kısa sürede akademik ve endüstriyel çevrelerde ilgi görmüştür.
Mach'in temel özellikleri şunlardır:
Mikro Çekirdek Mimarisi: Mach, temel işletim sistemi hizmetlerini (işlem yönetimi, bellek yönetimi, IPC) çekirdekte tutarken, diğer hizmetleri (dosya sistemi, ağ yığını, aygıt sürücüleri) kullanıcı alanında çalıştırır. Bu, çekirdeğin boyutunu küçültür, güvenliği artırır ve sistemi daha modüler hale getirir.
İşlem Yönetimi: Mach, esnek ve güçlü bir işlem yönetimi sağlar. İşlemler, görevler ve iş parçacıkları (threads) olarak organize edilir. İş parçacıkları, aynı adres alanını paylaşan ve paralel olarak çalışabilen hafif süreçlerdir.
Bellek Yönetimi: Mach, sanal bellek yönetimini destekler. Her işlemin kendi sanal adres alanı vardır ve bu alan, fiziksel belleğe eşlenir. Mach, bellek koruması, bellek paylaşımı ve talep üzerine sayfalama gibi özellikleri destekler.
İşlemler Arası İletişim (IPC): Mach, güçlü ve esnek bir IPC mekanizması sunar. İşlemler, portlar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurabilir. Portlar, mesaj gönderme ve alma için kullanılan sanal kanallardır. Mach'in IPC mekanizması, yerel ve uzak işlemler arasındaki iletişimi destekler.
Dağıtık Sistem Desteği: Mach, dağıtık sistemler için temel bir platform sağlar. IPC mekanizması, ağ üzerinden iletişim için kullanılabilir. Bu, işlemlerin farklı makinelerde çalışmasına ve birbirleriyle iletişim kurmasına olanak tanır.
Çoklu İşlemci Desteği: Mach, çoklu işlemcili sistemlerde paralel işlemeyi destekler. İş parçacıkları, farklı işlemcilerde eş zamanlı olarak çalışabilir. Bu, performansı artırır ve sistemin kaynaklarını daha verimli kullanmasını sağlar.
Mach, modern işletim sistemlerinin tasarımında önemli bir etkiye sahip olmuştur. Özellikle, mikro çekirdek mimarisi, birçok araştırmacı ve geliştirici tarafından incelenmiş ve benimsenmiştir.
Mach'in doğrudan veya dolaylı olarak kullanıldığı bazı işletim sistemleri şunlardır:
macOS: macOS'un çekirdeği olan XNU, Mach'e dayanmaktadır. XNU, Mach'in BSD türevi bir arayüzle birleştirilmiş halidir.
GNU Hurd: GNU projesinin geliştirdiği HURD işletim sistemi, Mach üzerinde çalışmaktadır.
NEXTSTEP: Steve Jobs'un Apple'dan ayrıldıktan sonra kurduğu NeXT firması tarafından geliştirilen NEXTSTEP işletim sistemi, Mach'i kullanmıştır.
QNX: QNX, gömülü sistemler için tasarlanmış bir mikro çekirdekli işletim sistemidir ve Mach'ten etkilenmiştir.
Mach, mikro çekirdek mimarisinin avantajlarını sunarken, bazı dezavantajları da beraberinde getirmiştir. Özellikle, işlemlerin kullanıcı alanında çalıştırılması, işlemler arası iletişim maliyetini artırabilir. Bu, performansı olumsuz etkileyebilir.
Ayrıca, Mach'in karmaşık bir yapıya sahip olması, geliştirme ve bakım maliyetlerini artırabilir. Bu nedenle, bazı işletim sistemleri, Mach'in yerine daha basit ve performanslı monolitik çekirdekleri tercih etmiştir. Örneğin Linux çekirdeği gibi.
Mach, işletim sistemi tasarımında önemli bir dönüm noktası olmuştur. Mikro çekirdek mimarisi, dağıtık sistemler ve çoklu işlemci desteği gibi özellikleri sayesinde, modern işletim sistemlerinin temelini oluşturmuştur. Her ne kadar bazı eleştirilere maruz kalmış olsa da, Mach'in etkisi günümüzde hala devam etmektedir.